2014《钢结构设计规范》GB50017-201X课件--冯若强 叶继红.pdf

1、2014/10/9 1 钢结构设计规范GB5 0017-201X 修订内容简介 东南大学土木工程学院 冯若强、叶继红 025-83790910 在 过去的三 十余 年 中 ， 钢 结 构 设 计 规 范 历 经 74、88、 2003 三个版 本。 这 三 版 钢 结 构 设 计 规 范 凝 聚 了 几 代 钢 结 构 设 计 研究工作 者的 心 血 ， 极 大地提 升了 我国 钢结构 的设 计水平 ， 推 一、修订背景 计 研究工作 者的 心 血 ， 极 大地提 升了 我国 钢结构 的设 计水平 ， 推 动 了我国钢 结构 建 筑工 程的 进 步。 东 南 大 学土 木工 程学 院 我国现

2、代钢结构发展极其迅速： 应用范围扩大 钢材运用种类增加 复杂的结构形式日益增多 日益扩大的国外钢结构工程市场 现行钢 结构 设 计规 范GB50017-2003 急 需修订 ，使 之 能 够紧跟时代发展步 伐，继续有效地规 范、指导我国的钢 结构设 计 为中国钢结构 走向世界提供技术 后盾 推动中国钢 结构的 东 南 大 学土 木工 程学 院 计 ， 为中国钢结构 走向世界提供技术 后盾 ， 推动中国钢 结构的 发展。 二、前期筹备工作 1 、修订建议调查 规范管理组于2008年8 月在全 国进行了一次 大范围的修订 建 议调查，共向全国313家钢结 构设计、研究 、施工单位（ 其中高等 其

3、院校38家、大型设计研究院所91 家、 钢结构施工及 钢铁生产企业 184家）发放了调研函。截止 到2009 年2 月，收到三 十余家单位上 百条修订建议。这些建议涵盖了2003 版规范的全部11 个章节，同 时也提出许多新的 需要增加的内容， 比如高强钢材、钢 结构抗震、 半刚性连接、二阶设计等。 东 南 大 学土 木工 程学 院2014/10/9 2 二、前期筹备工作 2 、顾问专家咨询 以陈绍蕃教授、沈 祖炎院士、刘锡良 教授、蔡益燕教授 级高工、 张耀春教授为代表的多位德高望重的前辈对规范的 修订提出了指 导 性意见 性意见 。 3 、修订组成立大会暨第一次工作会议 2009年4 月2

4、5-26 日，在北京成 功召开了钢 结构设计规范 GB50017-2003 修订组成立大 会暨第一次工 作会议。来自 全国与钢结 构相关的科研、设计、加工、制造等四十余个单位 的近百名代表 参 加了会议 东 南 大 学土 木工 程学 院 加了会议。 2012年11月形成 钢结构设计 规范送审稿 。新的钢结构 规范 修订编写历时三年多。 二、前期筹备工作 4 、规范目前状态 已经报送建设部审批； 近两年还没有批准，主要是因为有争议； 如二阶弹性分析方法章节、基于性能的抗震设计方法章节 有争议。 东 南 大 学土 木工 程学 院 三、修订指导原则 在本次规范修订中，在保证安全、适用、合理、经 济的

5、基础上，将遵循以下原则： 权威性 指导性 实用性 先进性 可持续发展性 东 南 大 学土 木工 程学 院 四、参编、参加单位 1、主编单位 中冶京诚工程技术有限公司（原北京钢铁设计研究 总院） 2、参编单位 （高校、研究院 ） 西安建筑科技大学 清华大学 同济大学 天津大学 哈尔滨工业大学 浙江大学 重庆大学 东南大学 湖南大学 东 南 大 学土 木工 程学 院 湖南大学 华南理工大学 北京工业大学 中冶建筑研究总院有限公 司2014/10/9 3 （设计院） 北京京诚华宇建筑设计研究院有限公司 中国建筑设计研究院 华东建筑设计研究院有限公司 北京市建筑设计研究院 （企业） 江苏沪宁钢机股份有

6、限公司 北京多维联合轻钢板材（集团）有限公司 上海宝冶建设有限公司 中冶京唐建设有限公司 北京市建筑设计研究院 中国建筑标准设计研究院 中国机械工业集团公司 中国电子工程设计院 中国航空工业规划设计研究院 中冶赛迪工程技术股份有限公司 中冶南方工程技术有限公司 中冶华天工程技术有限公司 安徽富煌钢构股份有限公司 上海冠达尔钢结构有限公司 浙江杭萧钢构股份有限公司 浙江东南网架股份有限公司 东 南 大 学土 木工 程学 院 中冶华天工程技术有限公司 中水东北勘测设计研究有限责任公司 中国石化工程建设公司 上海宝钢工程技术有限公司 中国中元国际工程公司 中国电力工程顾问集团西北电力设计院 五、修订

7、内容 本次规范将进行全面修订，技术内容主要可概括为 以下的几 个方面：新材料的应用、各种结构形式中的构件设 计的新问题、 新 技术的推广。 1 、在规范章节方面重新进行了编排，使其更符合设计人员的 使用 习惯。 2 、增加的主要 内容：高强 度钢材 （Q460 ）、 高建 钢、销轴、悬索 、 铸钢和低屈服钢的应用 ；预应 力构件 及钢管 构件 的设计 ； 框 架结构 的直接分析设计法、半刚 性节 点、抗震 设计 ；根据截面 分类 、节点 分类、结构分类的原则，统一设计思 路，使钢结 构设计规范 真 东 南 大 学土 木工 程学 院 分类 结构分类的原则 统设 计路 使 钢结 构设计规范 真 正

8、成为指导设计人运用各类钢结构规范进行合理设 计的工具。 1 总则 2 术语和符号 3 基本设计规定 9 加劲钢板剪力墙 10 塑性及弯矩调幅设计 11 连接 新规范章节名称 3 基本设计规定 4 材料 5 结构分析及稳定性设计 6 受弯构件 7 轴心受力构件 8 拉弯、压弯构件 12 节点 13 钢管连接节点 14 钢与混凝土组合梁 15 钢管混凝土柱和节点 16 疲劳计算及防脆断设计 东 南 大 学土 木工 程学 院 17 钢结构抗震性能化设计 18 钢结构防护 新增和更改的内容必须要有充分依据，并具有合理性和普适性 ，应纳入已经成熟的、可以工程应用的内容，对于不完善、有 争议的内容要慎重处

9、 待条件成熟时再纳入规范 争议的内容要慎重处理，待条件成熟时再纳入规范。 更改后和新增的计算公式必须做覆盖范围广泛的算例，以验证 是否具有普适性。 根据第三章截面分类及抗震设计的规定，调整各章内容。 尽量采用原规范条文 东 南 大 学土 木工 程学 院 尽量采用原规范条文。 章节篇幅应合理，条文编写应简练且遵循工程建设标准编制 指南规定的要求。2014/10/9 4 1总则 钢结构设计的通用要求、对设计文件的要求移至第3章 主要修改 2 术语和符号 删除了强度、承载能力、强度标准值 增加了直接分析设计、钢管混凝土柱、钢结构、框架支撑结 构、钢板剪力墙、消能梁段、中心支撑框架、偏心支撑框 东 南

10、 大 学土 木工 程学 院 构、钢板剪力墙、消能梁段、中心支撑框架、偏心支撑框 架、防屈曲支撑。 3 基本设计规定 1）各节名称修改 主要修改 设计原则改为一般规定 荷载和荷载效应、温度效应合并改为荷载和作用 取消耐久性设计 设计截面分类及板件分类改为截面板件宽厚比等级 东 南 大 学土 木工 程学 院 设计截面分类及板件分类改为截面板件宽厚比等级 增加制作、运输和安装 3 基本设计规定 材料选用”及“设计指标”内容移入新章节“材料和材料 选用（第4章）” 主要修改 选用（第4章） 。 结构计算内容移入新章节“结构分析及稳定性设计（第5 章）”，“构造要求”中制作、运输及安装并入本章。 增加了

11、截面设计等级，构件截面类别分为5级 东 南 大 学土 木工 程学 院 压弯和受弯构件截面宽厚比等级 1 对于受弯及压弯构件根据局部屈曲制约截面承载 力和转动 能力的程 度，设计 截面分为 S1 、S2 、S3 、S4 、S5 共5 级。 S1 级 ，塑性转动截面 。可达全截面塑性， 保证塑 性铰具有 塑性设计 要求的转 动能力 ， S 级 ，塑性转动截面 可达全截面塑性， 保证塑 性铰具有 塑性设计 要求的转 动能力 ， 且在转动过程中承载力不降低。 S2 级，塑性截面。可达全截面塑性，但由于局部 屈曲，塑 性铰的转 动能力有 限。 S3 级，部分塑性开展的截面。翼缘全部屈曲，腹 板可发展 不

12、超过1/4截面 高度的塑 性。 S4 级，边缘纤维屈曲截面，边缘纤维可达屈服强 度，但由 于局部屈 曲而不能 发展塑性 。 S5 级，超屈曲设计截面，在边缘纤维达屈服应力 钱，腹板 可能发生 局部屈曲 。 东 南 大 学土 木工 程学 院 2S 1 、S2 级梁柱腹板宽厚比限值和线性国家规范建筑抗震设计 规范GB50011-2010条文 说明中的表6 基本一致。 3 当腹板件宽厚比不满足表3.5规定时，可降低构件截面设 计等级， 或采用院 等级，腹 板采 用设置加劲板的方式满足构件延性要求。 4S 1 级截面用于产生塑性铰的部位，S1 、S2 、S3 级截面均允许有塑性变形发展。2014/10

13、/9 5 压弯和受弯构件截面宽厚比等级 构 件 截面板件宽厚比等 级 S1 级 S2 级 S3 级 S4 级 S5 级 表3.5.1 压弯和受弯构件的截面板件宽厚比等级 及限值 为钢号修正 件 级 压 弯 构 件 ( 框 架 柱 ) H 形截 面 翼缘 9 11 13 15 20 腹板 250 箱形截 面 壁板（腹 板）间翼 缘 30 35 42 45 圆钢管 截面 径厚比 50 70 90 100 受 翼缘 9 11 13 15 20 / bt k 1.3 0 33 13 k 1.39 0 38 13 k 1.51 0 42 18 k 1.66 0 45 25 k k k / D t 2 k

14、 2 k 2 k 2 k / b 0 ht w k k k k k 0 / bt max min 0 max k 东 南 大 学土 木工 程学 院 系数，其值为 235与钢材牌 号比值的平方 根 受 弯 构 件 ( 梁 ) 工字形 截面 翼缘 9 11 13 15 20 腹板 65 72 93 124 250 箱形截 面 壁板（腹 板）间翼 缘 25 32 37 42 k k k k / b t k k k k 0 / bt k k k 0 ht w k 抗震规范GB5011中关于板件宽厚比规定 多层和高层钢结构房屋、单层钢结构厂房重屋盖结构，宽厚比 限值见表8.3.2 单层钢结构厂房轻屋盖结

15、构，宽厚比限值见表6 板件名称 一级 一级 三级 四级 柱 工字形截面翼缘 外伸部分 工字形截面腹板 箱形截面壁板 10 43 33 11 45 36 12 48 38 13 52 40 工字形截面和箱 形截面翼缘外伸 部分 991 01 1 表8.3.2 框架梁、柱板件宽厚比限值 构 件 板件名称 A 类 B 类 柱 I 形截面 翼缘 10 12 44 50 腹板 33 37 箱形截面 壁板、腹板间翼缘 44 48 腹板 圆形截面 外径壁 厚比 50 70 / bt / D t / bt 0 ht w 0 ht w 表6 柱、梁构件的板件宽厚比限值 东 南 大 学土 木工 程学 院 梁 箱形

16、截面翼缘在 两腹板之间部分 30 30 32 36 工字形截面和 箱形截面腹板 72 120 /( ) 60 b N Af - 72 100 /( ) 65 b N Af - 80 110 /( ) 70 b N Af - 85 120 /( ) 75 b N Af - 圆形截面 外径 厚 50 70 梁 I 形截面 翼缘 91 1 腹板 65 72 箱形截面 腹板间翼缘 30 36 腹板 65 72 0 ht w / bt 0 ht w / bt 单层钢结构厂房轻屋盖抗震 轻屋盖厂房，由于经常出现非地震组合控制受力情况。因此，适合于采用性能化设 计方法。可以考虑采用“低延性，高弹性承载力”的

17、抗震设计思路确定宽厚比。 C类：当构件强度和稳定满足高承载力:2倍多遇地震作用要求， B类：当构件强度和稳定满足中承载力:1.5倍多遇地震作用要求 A类：其他情况 注：表列数值 适用于Q235 钢。 构 件 板件名称 A 类 B 类 柱 I 形截面 翼缘 10 12 44 50 腹板 33 37 箱形截面 壁板、腹板间翼缘 44 48 腹板 / bt / bt 0 ht w ht 表6 柱、梁构件的板件宽厚比限值 东 南 大 学土 木工 程学 院 Q 当材料为其他 钢号时，除圆 管的外径壁厚 比应乘以 外，其余应乘 以 235 / y f 235 / y f 44 48 腹板 圆形截面 外径壁

18、厚比 50 70 梁 I 形截面 翼缘 91 1 腹板 65 72 箱形截面 腹板间翼缘 30 36 腹板 65 72 / D t 0 ht w 0 ht w / bt 0 ht w / bt A类：可达全截面塑性且塑性铰在在转动过过程中承载力不降低； B类：可达全截面塑性，在应力强化开始前足以抵抗局部屈曲发生，但 由于局部屈曲使塑性铰转动能力有限。 A、B、C类划分 由于局部屈曲使塑性铰转动能力有限。 C类：是指现行钢结构规范按弹性准则设计时腹板不发生局部屈曲的情 况。 该方法充分利用构件自身所具有的承载力，在6、7度设防时可较大 地降低用钢量。 东 南 大 学土 木工 程学 院2014/1

19、0/9 6 板件名称 一级 一级 三级 四级 表8.3.2 框架梁、柱板件宽厚比限值 柱 工字形截面翼缘外 伸部分 工字形截面腹板 箱形截面壁板 10 43 33 11 45 36 12 48 38 13 52 40 梁 工字形截面和箱形 截面翼缘外伸部分 991 01 1 箱形截面翼缘在 两腹板之间部分 30 30 32 36 东 南 大 学土 木工 程学 院 两腹板之间部分 30 30 32 36 工字形截面和 箱形截面腹板 72 120 /( ) 60 b N Af - 72 100 /( ) 65 b N Af - 80 110 /( ) 70 b N Af - 85 120 /( )

20、 75 b N Af - 4 材料和材料选用 补充钢材和焊接材料的最小抗拉强度 主要修改 补充钢材和焊接材料的最小抗拉强度 调整了材料选用部分内容 增加了高强度钢 材 （Q460） 、高建 钢 （ Q345GJ ） 高建钢Q345GJ：高层建筑用钢简称高建钢，易焊接、抗 抗低 冲 性能 应 高建 筑超高 建 东 南 大 学土 木工 程学 院 震 、抗低温冲击性能，主要应用于高层建筑、超高层建 筑 、大跨度体育场馆以及钢结构厂房等大型建筑工程。 4 材料和材料选用抗力分项系数调整 东 南 大 学土 木工 程学 院 可靠度指标变大，取消原规范中“可对可靠指标作不超 过0.25 幅度的调整”规定；最

21、低值是3.2。 4 材料和材料选用抗力分项系数 钢材屈服强度分布规律发生变化：突出表现在Q235、 Q345钢屈服强度平均值提高的同时，离散性明显增大， 变异系数成倍加大；Q420、Q460 钢厚板强度整体偏低， 迫使增大抗力分项系数。 钢板 型钢厚度负偏差情况较以往严重 在公称厚度较 东 南 大 学土 木工 程学 院 钢板、型钢厚度负偏差情况较以往严重，在公称厚度较 小时更为严重。2014/10/9 7 5 结构分析与稳定性设计 正文部分主要采纳了沈祖炎院士的意见，另外， 主要修改 条文中删除了与抗震相关的内容，补充了二阶效 应系数。 6 受弯构件（原规范第4章受弯构件的计算） 增加了弯扭构

22、件的计算及腹板开孔的内容 东 南 大 学土 木工 程学 院 增加了弯扭构件的计算及腹板开孔的内容 “构造要求”中与梁设计相关的内容移入本章 7 轴心受力构件 轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算（原规范 主要修改 轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算（原规范 第5 章）”改为新规范7和8两章。 “构造要求”中与柱设计相关的内容移入第7 章 8 拉弯、压弯构件 东 南 大 学土 木工 程学 院 9 加劲钢板剪力墙 增加了加劲钢板剪力墙内容，在附录F中给出了 主要修改 增加了加劲钢板剪力墙内容，在附录F中给出了 加劲钢板剪力墙的弹性屈曲临界应力计算方法 10 塑性及弯矩调幅设计(原规范第9章塑性设计)

23、 改变了塑性设计思路，采用内力重分配的思路进 行设计。 东 南 大 学土 木工 程学 院 弹塑性计算内容移至附录C 11 连接 连接计算（原规范第7 章）”改为“连接（第11 章） 主要修改 连接计算（原规范第7 章） 改为 连接（第11 章） ”及“节点（第12 章）”两章 构造要求”中有关焊接及螺栓连接的内容并入11 章 柱脚内容并入12 章 东 南 大 学土 木工 程学 院 12 节点2014/10/9 8 13 钢管连接节点（原规范第10 章钢管结构） 丰富了计算的节点连接型式 关于钢管材料选用内容移至第4章并与第4章相关条文合并 主要修改 关于钢管材料选用内容移至第4章并与第4章相关

24、条文合并 成文 增加了节点刚度判定的内容 14 钢与混凝土组合梁（原规范第11 章） 钢与混凝土组合梁疲劳验算移至附录 东 南 大 学土 木工 程学 院 补充了纵向抗剪设计内容 删除了与弯筋连接件有关的内容。 15 钢管混凝土柱和节点(新增加章节） 疲劳计算及防脆断设计(原规范第 章疲劳计算) 主要修改 16 疲劳计算及防脆断设计(原规范第6章疲劳计算) 增加了简便快速验算疲劳强度的方法 “构造要求”(原规范第8章)”中“对吊车梁和吊车桁架（ 或类似结构）的要求”及“提高寒冷地区结构抗脆断能力的 东 南 大 学土 木工 程学 院 要求”移入本章 增加了抗脆断设计的补充规定 17 钢结构抗震性能

25、化设计 调整了表述方式 主要修改 增加了性能抗震设计的内容 18 钢结构防护 增加了原第3章耐久性设计部分的内容 制作 运输和安装移至第3章 东 南 大 学土 木工 程学 院 制作、运输和安装移至第3章 在附录中增加了常用结构体系、延性等级、钢与混凝土组 合梁的疲劳验算等内容。 附录部分修改 附录A 常用建筑结构体系 附录B 结构或构件的变形容许值 附录 结构或构件的变形容许值 附录C 简支梁、悬臂梁及框架梁的弹性屈曲临界弯矩 附录D 轴心受压构件的稳定系数和压弯构件稳定系数 的简化公式 附录 柱的计算长度系数 东 南 大 学土 木工 程学 院 附录E 柱的计算长度系数 附录F 加劲钢板剪力墙

26、的弹性屈曲临界应力 附录G 桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定计算2014/10/9 9 附录部分修改 附录H 无加劲钢管直接焊接节点刚度判别 附录J 钢与混凝土组合梁的疲劳验算 附录J 钢与混凝土组合梁的疲劳验算 附录K 疲劳计算的构件和连接分类 东 南 大 学土 木工 程学 院2014/10/9 10 2 2 5 5.结构分析与稳定性设计 东南大学 土木 程 学院 冯若强 叶继红 东南大学 土木 工 程学 院 冯若强 、 叶继红 一 、一阶弹性分析 二 阶 效 应 是稳 定性 的根源 ，一 阶分析 采用 计算 长度法 把这 些效 钢结构内力分析方法 应 在设计阶 段考 虑 。 二 、二阶

27、弹性分析 二 阶 弹 性 分析 设计 方法考 虑了 结构在 荷载 作用 下产生 的变 形 （ P- ） 、结 构初始 几何 缺陷（ P- ）、 节点刚 度对 结构和 构件 内 力 产生的影 响。 三 、直接分析 直接建立带有初始几何缺陷的结构和构件单元，可考虑几何非 线性（二阶 P - 和P - 效应）、材料非线性和节点刚度影响，允 许 材料的弹 塑性 发 展、 内力 重 分布 。 如何选用各种内力分析方 法 5.1.6 结 构内 力分 析可 采用 一阶 弹性 分析 、二 阶弹 性分 析或 直接 分析 ，应 根 据 式（5 .1.6-1 、2） 计 算 的 最 大 二 阶 效 应 系 数 来选

28、用 适当 的结 构分 析方 法。 ,max i 当 时 ，可 采用 一阶 弹性 分析 ；当 时 ，宜 采用 二 阶弹 性分 析； 当 时，应增大结构的侧 移刚 度或 采 用直 接分 析。 ,max 0.1 i ,max 0.1 0.25 i ,max 0.25 i 1 规则框架结构的二阶效 应 系数 可按 下式 计算 ： ii i i Nu H h k ki 式中： -所计算i楼层 各柱轴 心压力 标准值 之和； i N k 5.1.6 1 东 南 大 学土 木工 程学 院 -产生层间侧移 的计算楼层及以上各层的水平 力标准 值之和 ； -所计算i楼层的 层高； - 作用下按一阶弹性分析求 得

29、的计 算楼层 的层间 侧移。 当判 断是否采用二阶弹性分析时， 可近似采用层间相对位移的 容许值 见本规范附录B第B.2节。 i H k u i h i u i H k i u uu ， 5.2.1初始缺陷 初 始缺陷： 整体 初 始缺 陷和 构 件初 始缺 陷。 5 . 2 . 1 结构整体初 始几何缺陷模式可按 最低阶整体屈曲模态 采用。框架结构整体 初 始几何 缺陷代 表值的 最大值 （图 5 . 2 . 1）可取 为 ， H 为框架 总高度 。框 架 结 构整 体初 始几 何缺 陷代 表值 也可 由式 ( 5 . 2 . 1 - 1 ) 确定且 不小 于 （ 图5 . 2 . 1 -

30、1 ） ； 0 /250 H /1000 i h 构整 体初 始几 何缺 陷代 表值 也可 由式 ( 5 . 2 . 1 1 ) 确定且 不小 于 （ 图5 . 2 . 1 1 ） ； 或可通过在每层柱 顶 施加假想水平力 等效考虑，假想 水平 力可由式（ 5 . 2 . 1 - 2） 计算，施加方向应考虑荷 载的最 不利组 合（图 5.2.1-2） 。 /1000 i h i H n 1 0.2 250 h n i i s 1 0.2 250 i G H n ni s 式中： 所计算i楼层的初始 几何缺 陷代表 值，当 计算值 小于 h i /10 00时，取 h / 1000 i 5.2.

31、1 2 5.2.1 1 东 南 大 学土 木工 程学 院 h i / 1000 ； 框架总层数，当 时取此根号值为 ；当 时， 取此根号值为1.0； 所计算楼层的高度； 第 i楼层的总重力荷载设计值。 n s 12 02 3 n s .+ 1 h i i G2014/10/9 11 一般结构二阶效应系数计算方法 2 一般结构的二阶效应系数可按下 式计算 ： 1 i 5.1.6 2 cr 式中： 整体结 构最低阶弹性临界屈曲 荷载与荷载设计值的比值。 cr 东 南 大 学土 木工 程学 院 5.2.1 整体初始缺陷分布 整 体初始缺 陷分 布 东 南 大 学土 木工 程学 院 框架结构计算模型

32、东 南 大 学土 木工 程学 院 5.2.2 构件局部初始缺陷分布 5. 2 .2 构件（含支撑 构件）的初始缺陷代表值可由式(5 . 2. 2 -1 ) 计 算确定，该缺陷值 包括了残余应力的影响 （图5 .2 . 2 a）。构件 （ 含支撑构件）的初始缺 陷也可采用假想 均布荷载进行等效简化计 算，假 想均布 荷载由 式（5.2.2- 2）确 定（图 5.2.2b）。 0 sin x e l 0 0 0 2 8Ne q l k 式中： 离构件端部x处的初始变形值 ； 构件中点处的初始变形值； 离构件端部的距离； 构件的总长度； 等效分布荷载； 构件承受的轴力标准值。 0 0 e x l 0

33、 q N k 5.2.2- 1 5.2.2- 2 东 南 大 学土 木工 程学 院2014/10/9 12 5.2.2 构件局部初始缺陷分布 对应于表7.2.1-1 和表7.2.1-2 中的 柱子曲线 二阶分析采用的 值 a 类 1/400 表5.2.3 构件综合缺陷代表值 a 类 1/400 b类 1/350 c类 1/300 d类 1/250 东 南 大 学土 木工 程学 院 5.3 一阶弹性分析和设计方法 5 . 3 . 1 根据本规范第5 . 1 . 6条的要求，钢结构的内力和位移计算采用一阶弹性分析时， 应 按本 规范第6 、7、8章 的有 关规定 进行构 件设 计，按 本规 范第1

34、1 、12 章的有 关规 定进 行连接和节点设计。 和 旧钢结构 规范 方 法一 致。 行连接和节点设计。 5.3.1 对 于形 式和受力 复杂 的结 构，当 采用一 阶弹 性分析 方法 进行结 构分 析与设 计时 ， 应按结构弹 性稳定 理 论确定构件 的计算 长 度系数 ，并 按本规 范 第6、 7、 8章 的有关规 定进行构件设计。 东 南 大 学土 木工 程学 院 5.4 二阶弹性分析与设计 5.4. 1 采用仅考虑 效应的二阶弹性分析时 ，应按 本 规范第5.2.1 条考虑结构 的整体 初 始缺陷，计 算结构 在 各种荷载设 计值（ 作 用）下的内 p 力和标准值（作用）下位移，并应

35、按本规范第6、7、8章的有关规定进行 各结构构件的设计 。计算构件稳定承载力时，构件计算长度系数 可取 1.0或其它认可的值。 东 南 大 学土 木工 程学 院 5.4. 2 二 阶 效应可按 近似的二 阶理 论对一阶 弯矩进行 放大 来考虑。 对无 支撑框架结构，杆件杆端 的弯矩 也可采用下列近似公式进行计 算： p M q H =+ i MMM 1 1 = - i i 式中： 结构在竖向荷载作用下的 一阶弹 性弯矩 ； 仅考虑 效应的二阶弯矩； 结构在水平荷载作用下的 一阶弹 性弯矩 ； M q M p M H 5.4.2- 1 5.4.2- 2 东 南 大 学土 木工 程学 院 二阶效应

36、系数,可按本 规范第 5.1.6条规 定采用 ； 第i层杆件的弯矩增大 系数； 当 时，宜增大结构的侧移刚度。 i i 133 i . 2014/10/9 13 5.4 二阶弹性分析与设计 5. 4 .1 采用仅 考虑 效应的 二阶弹 性 分析时， 应按本 规范第 5. 2 .1条考虑 结 构的整体 初始缺 陷，计 算结构在 各种荷 载设计 值（作用 ）下的 内力和 标准值（ 作用 ） 下位移， 并 应 按本规范 第 6、7、8 章 的有关规定进行各结构构 件 的设计。计 算 构 件 p 并按 本 第章件 算件 稳定承载力时，构件计算 长度系 数 可取1.0或其它认可的值 。 1.0 xy y

37、 M M N Af W f W f y x x 5. 4 .2 采用二 阶弹 性分析，同时 按本规范 第5 .2 .2条考虑了 结构 的整体初始 缺陷 和按5 . 2 . 4条考虑了构件的初始缺陷时，应按式（5 . 5 . 61）或（5 . 5 . 62）进行 构件的截面承载力验算。 5.5.6- 1 东 南 大 学土 木工 程学 院 1.0 bx yy M M N Af W f W f y x x 分别为绕x轴、y轴的 二阶弯 矩设计 值，可 由结构 分析直 接得到 ； M M x y 、 梁的整体稳定性系数 ，应按 本规范 第6.2.3条 的规定 采用。 b 5.5.6- 2 5.5 直接

38、分析设计法 对于特殊荷载下的结构分析，如连续倒塌分析、抗 火分析等，因 涉及到 几何非线性、材料非线性、全过程弹塑性分析，采 用一阶弹性分 析或者 二 阶弹性分析并不能得到正确的内力结果 ，应采用 直接分析设计 法进行 阶弹性分析并不能得到正确的内力结果 ，应采用 直接分析设计 法进行 结构分析和设计。 5.5. 1 直 接 分 析 设 计 法 应 采 用 考 虑 二 阶 和 效 应 、 按 本 规 范 第 5 .2 .1 条、 第5.2.2 条、第5.5. 8 条和第5.5.9条同 时考 虑结 构和 构件的 初始 缺陷 、 节点 连接刚度和其它对结构稳定性有显著影响的因素，允许材料的弹塑性发

39、展和内 力重分布，获得各种荷载设计值（作用）下的内力和标准值（作用）下位移， p p 东 南 大 学土 木工 程学 院 并应按本规 范第6、 7、8章的有关规定 进行各结构 构件的 设计，但不 需要按 计算 长度法进行构件稳定承载力验算。 5.5 直接分析设计法 5.5.2 直接分析 法不 考虑材料弹 塑性发展 时，设计荷 载应限于 第一个塑性 铰的形成 ， 不允许进行内力重分布。 5 5 3 直接分析 法考 虑材料弹塑 性发展时 （以下称为 二阶弹塑 性分析 ）宜 采用塑性 5.5.3 直接分析 法考 虑材料弹塑 性发展时 （以下称为 二阶弹塑 性分析 ）宜 采用塑性 铰法或塑性区法。塑性铰

40、形成的区域，构件和节点应有足够的延性保证以便内力 重分布，允许一个或者多个塑性铰产生，构件的极限状态应根据设计目标及构件 在整个结构中的作用来确定。 5.5.4 按二 阶弹塑 性分析时， 钢材的应 力- 应变关系可 为理 想弹塑性， 屈服强度 可 取规范规定的强度设计值，弹性模量应取标准值 。 5.5.5 按二阶弹 塑性 分析时，钢 结构构件 截面应为双 轴对称截 面或单轴对 称截面以 对称截 面受 弯为主 ， 塑性 铰处 截面板 件宽厚 比等级 应为S1 、S2 级 ， 其出 现的 截面 东 南 大 学土 木工 程学 院 对称截 面受 弯为主 ， 塑性 铰处 截面板 件宽厚 比等级 应为S1

41、 、S2 级 ， 其出 现的 截面 或区域应保证有足够的转动能力。 5.5.6 结构 进行连 续倒塌分析 时，结构 材料的应力- 应 变关 系宜考虑应 变率的影 响； 进 行抗火 分析 时，应 考虑结 构材 料在高 温下的 应力- 应 变关 系对 结构和 构件内 力 产 生的影响。 5.5.7构件截面承载力 验算 直接进行截面强度验算，不进行面内稳定验算。 5.5.7 结构和构件 采用直接分析设计法进行分析和设计时，计算结果可直接 作为承载能力极限状态和正常使用极限状态下的设计依据，应按下列公式进 行构件截面承载力验算： 当构件有足够侧向支撑以防止侧向失稳时 1.0 M M N MM Af y

42、 x cx cy 直接分析法不考虑材料弹塑性发展、或按弹塑性分析，截面板件宽厚比 等级不符合S2 级要求时 M Wf cx x x M Wf cyyy 、 WW 构件绕x 轴 y 轴的毛截面模量（S1 S2 S3 S4 级 ）或有效截面模量 5.5.7- 1 5.5.7- 2 5.5.7- 3 东 南 大 学土 木工 程学 院 、 WW xy 构件绕x 轴 、y 轴的毛截面模量（S1 、S2 、S3 、S4 级 ）或有效截面模量 （S5 级）； 、 xy 截面塑性发展系数，应按本规范第6.1.2 条的规定采用 ； 按弹塑性分析，截面板件宽厚比等级符合S2 级要求时 M Wf cx px M W

43、f cyp y 、 WW px py 构件绕x 轴、y 轴的塑性毛截面模量； 5.5.7- 4 5.5.7- 52014/10/9 14 () () yyy iyy o xx ixx o MN MN N f AW W x 式中： 、 M M xy 分别为 绕x 轴、y 轴的二阶弯 矩设计值 ，可由结构 分析直接 得到； (5) xy y AW W x 式中： 构件的轴力设计值； 构件的毛截面面积； 绕着构件x 、y 轴的一阶弯矩承载力设计值； 绕着构件x 、y 轴的毛截面模量； N A y M M x 、 y WW x 、 东 南 大 学土 木工 程学 院 由于结构在荷载作用下的变形所产生 的

44、构件两 端相对位 移值； 由于结构的整体初始几何缺陷所产生 的构件两 端相对位 移值； 荷载作用下构件在x 、y 轴方向的变形值； 构件在x 、y 轴方向的初始缺陷值。 x y 、 xiy i 、 x y 、 xoy o 、 侧向稳定验算 当构件可能产生侧向失稳 时 1.0 cy M M N M Af W f y x epx b 5.5.7- 6 p b WW xx epx W epx b 按受压最大纤维确定 的对x轴稳 定性计 算的截 面模量 ； 梁的整体稳定性系数 ，应按 本规范 第6.2.3条 的规定 采用。 5.5.7- 7 东 南 大 学土 木工 程学 院2014/10/9 15 1

45、7 2 17 17.钢结构性能化抗震设计 东 南 大 学土 木工 程学 院 冯若强 叶继红 东 南 大 学土 木工 程学 院 冯若强 、 叶继红 一 、钢结构房屋的震害 钢结构特性 钢结构房屋震害设计 强度高、延性好、重量轻、抗震性能好 总体来说，在同等场地、烈度条件下， 钢结构房屋的震害较钢筋混凝土结构房屋的震害要小 在地震作用下极少整体倒塌 ，但常发生局部破坏；如梁 、柱 的局部失稳与整体失稳，交叉支撑的破坏，节点的破坏等。 钢结构房屋震害设计 图3-4-1 圆钢支撑的破坏 图3-4-2 支撑杆失稳 图3-4-3 角钢支撑连接破坏 钢结构房屋震害设计 图3-4-4 框架梁柱刚性节点破坏

46、图3-4-5 梁柱局部失稳2014/10/9 16 一、钢结构房屋抗震设计 1、钢结构房屋结构布置： 适用的钢结构房屋最大高度（m） 6 7 度 7 度 8 度 9 度 结构类型 6 、 7 度 ( 0 . 10g) 7 度 ( 0 . 15g) 8 度 9 度 ( 0 . 40g) ( 0 . 20g) ( 0 . 30g) 框架 110 90 90 70 50 框架-中心支撑 220 200 180 150 120 框架-偏心支撑（延性墙板） 240 220 200 180 160 筒体（框筒，筒中筒，桁架 筒，束筒）和巨型框架 300 280 260 240 180 注：1 房屋高度指室

47、外地面到主要屋面板 板顶的 高度（ 不包括 局部突 出屋顶 部分） ； 适用的钢结构房屋最大高宽比 2 超过表内高度的房屋，应进行专门 研究和 论证， 采取有 效的加 强措施 ； 3 表内的筒体不包括混凝土筒。 烈度 6、 7 89 最大高宽比 6.5 6 .0 5.5 国 家 精品 课程 工 程结 构抗震 与防 灾 课件 钢结构抗震设计方法 钢结构规范(GB50017201X) 3.1.14 抗震设防的钢结构构件和节点，可按现行国家标准建 筑抗 或传统方法，或性能化抗震设计。 震设计规范GB50011 或构筑物抗震设计规范 GB50191的规 定设计，也可按本规范第17章的规定进行性能化设 计。 东 南 大 学土 木工 程学 院 国 家 精品 课程 工 程结 构抗震 与防 灾 课件 对结构进行抗震性能化设计的要义是： 在满足 定强度要求的前提下 让结构在地震强度最强的 (4) 筒体体系 二、钢